功率分析儀LMG系列S模塊發(fā)布：功率精確——這是我們的準(zhǔn)則！

我們的旗艦?zāi)K——優(yōu)化對直流的測量

功率分析儀LMG系列S模塊

S模塊特征：

• *的 AC & DC 精度 & 穩(wěn)定性

• 專用的 AC/DC 量程

• 自動調(diào)零

• 最高到1000 VAC, 測量等級CAT III

• 最高到1500 VDC, 測量等級CAT II

功率分析儀LMG系列S模塊

直流電流使用的增長

雖然喬治·威斯汀豪斯在一個多世紀(jì)前的“電流大戰(zhàn)"中擊敗了愛迪生，但直流電近年來卻生機(jī)勃勃地卷土重來。化石燃料儲量的減少和人們對排放對全球氣候的影響的認(rèn)識提高，都導(dǎo)致了可再生能源的激增。能源的清潔生產(chǎn)只是其中的一半；越來越多地采用電力用于運(yùn)動，確保了消費(fèi)方面的排放保持低水平。事實證明，光伏與電動汽車的結(jié)合是非常有吸引力和可擴(kuò)展性的。不可否認(rèn)，在電力存儲方面仍有優(yōu)化的潛力，但混合動力和電動汽車不斷增長的市場使得對高效電池技術(shù)的研究更具吸引力，從而推動了創(chuàng)新。隨著電能的生產(chǎn)和利用都是直流的，人們很自然地開始考慮直流電網(wǎng)的配電?？偠灾?，我們看到一系列令人印象深刻的直流電應(yīng)用正在迅速發(fā)展：

• 高壓直流輸電線路： 提高長距離輸電效率

• 光伏陣列： 直流組串從戶用到大型電站級，達(dá)到1500 VDC的系統(tǒng)工作電壓，以最大限度地降低系統(tǒng)平衡（BoS）成本

• 直流充電樁設(shè)施：在直流高功率水平上運(yùn)行的電動汽車的快速充電站

• 電動汽車： 由電力傳動系統(tǒng)驅(qū)動的乘用車、公共汽車、重型貨車和農(nóng)用車

• 直流儲能系統(tǒng)： 在直流微電網(wǎng)上使用太陽能的直流儲能系統(tǒng)

從儀器的角度來看，從交流到直流的轉(zhuǎn)變也需要在測試和測量方面進(jìn)行調(diào)整。畢竟，追求更環(huán)保的能源形式并不意味著我們在損失和效率方面會變得粗心大意。即使我們無視成本，也有其他很好的理由避免浪費(fèi)能源。由于充電點(diǎn)并不是無處不在，充電時間遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過經(jīng)典的燃料補(bǔ)充，電池每增加一英里，都有助于使從燃料到電動汽車的過渡更具吸引力。對于以前的應(yīng)用來說，仍然有效的是：效率越低，散熱越多，產(chǎn)品或組件的可靠性和使用壽命就越差。

為什么使用功率分析儀進(jìn)行直流測量？
對功率測量需求的增加并不會自動轉(zhuǎn)化為對功率分析儀需求的增加。由于直流功率很容易計算——無需考慮相角，功率因數(shù)等——為什么使用功率分析儀，而不是選擇更便宜的萬用表？有幾個很好的理由：

功率測試儀直流測量：

• 可用性： 分別測量和相乘電壓和電流可能很麻煩且容易出錯。功率分析儀具有出色的易用性。
• 衍生值： 通常，測量的直流功率需要對應(yīng)的交流功率（直流轉(zhuǎn)交流，反之亦然）進(jìn)行設(shè)置，以確定效率。在這一點(diǎn)上，無論如何都需要真正的功率分析儀，那么為什么不一舉兩得呢？
• 帶寬： 要測量的直流信號很少沒有交流成分。通常，DC-DC轉(zhuǎn)換器或整流器的開關(guān)頻率會產(chǎn)生疊加的殘余紋波。根據(jù)電壓和電流之間的相位關(guān)系，這種紋波可能會影響整體功率。雖然其的規(guī)模可能很小，但當(dāng)考慮效率>95%時，它可能會變得很大。

_{圖 1：配備 6 個 S 通道的 LMG671 的后面板/}

交流和直流測量有何不同
功率測試儀直流測量：在確定了這種新模式下對使用功率分析儀的持續(xù)需求后，我們需要仔細(xì)研究具體細(xì)節(jié)。當(dāng)今的數(shù)字測量儀器都是基于電壓和電流采樣值的計算。最大信號幅值需要正確映射到模/數(shù)轉(zhuǎn)換器的輸入范圍，否則信號將被削波，從而導(dǎo)致測量無效。

在交流的世界中，人們通常考慮RMS值，因此為了避免削波，需要考慮峰值與RMS值的比值。該比值稱為波峰因數(shù)，對于通常的正弦波電網(wǎng)電壓，可以給出為根號2≈1.414。因此，230 V的典型真有效值電網(wǎng)電壓映射到325 V峰值。然而，一旦信號失真，實際峰值可能會高得多。為了避免用戶的不適應(yīng)，確定使用RMS值作為標(biāo)稱值來標(biāo)記測量量程檔。因此，在測量230 V電網(wǎng)電壓時，用戶只需選擇250 V量程檔位，而無需在相應(yīng)的400 V峰值上浪費(fèi)任何想法。雖然電壓波峰因數(shù)通常接近根號2，但高達(dá)4的電流波峰因數(shù)并不罕見。測量量程的標(biāo)稱值和峰值之間的差異需要考慮到這些情況。

_{圖2：具有相同RMS值和不同波峰因數(shù)的兩個信號的比較}

在DC領(lǐng)域，情況非常不同。RMS值和峰值通常非常接近，波峰因子接近1。即使對于高達(dá)350 V的直流電壓，選擇400 V峰值測量范圍也不會感到不自然。50 V裕量足以覆蓋任何預(yù)期的紋波電壓。選擇250 V量程檔（如上所述，采用AC量程命名方法）來測量350 V將感覺非常奇怪。直觀地說，選擇下一個量程——峰值為800 V的400 V量程——將導(dǎo)致非常不理想的利用率，并且不必要地增加測量不確定性。

這個例子表明，在為測量量程選擇有意義的名稱（數(shù)值）時，沒有簡單的方法來協(xié)調(diào)交流和直流測量的需求。導(dǎo)致直流信號最佳利用的量程將有削波交流信號峰值的風(fēng)險，反之，具有交流所需安全裕度的測量量程將導(dǎo)致直流電精度欠佳。

出路：為交流和直流信號提供不同的范圍類型。

_{圖 3：交流量程選擇和直流量程選擇}

我們的新型 功率分析儀S 通道為交流和直流提供量身定制的測量量程。設(shè)置為交流模式時，標(biāo)稱值和峰值之間的差異將考慮實際波峰因素。當(dāng)設(shè)置為直流模式時，標(biāo)稱值將更接近最大值，這表明可以更直觀地選擇量程，從而提供最佳精度。在上面的示例中，400 V 上限對應(yīng)于設(shè)置為 AC 時的 250 V 量程檔位，設(shè)置為 DC 時對應(yīng)于 360 V 的量程檔位。

將端子之間的測量范圍增加到1500 Vdc
通常需要增加電力系統(tǒng)中的電壓電平以減小電流，最小化導(dǎo)體橫截面并降低歐姆損耗。一個例子是光伏逆變器電壓限制從1000 VDC擴(kuò)展到1500 VDC。因此，盡管BoS成本降低，太陽能光伏電站仍可提高效率。電動汽車領(lǐng)域也出現(xiàn)了類似的發(fā)展。對更快充電的需求導(dǎo)致更高的功率水平，并且電流本身受到可用空間和散熱可能性的限制。因此，預(yù)計在不久的將來，電壓水平將上升到1000VDC以上，特別是對于重型車輛。

著 1500 VDC 成為關(guān)鍵應(yīng)用的主流，S 通道的輸入范圍已擴(kuò)展，以適應(yīng)這些要求。下表 1 描述了插孔 U* / U 的測量范圍。

功率測試儀直流測量詳細(xì)介紹